RFIDシステムの基本原理

1. 基本原則

電子タグとリーダー間の通信およびエネルギー感知方法の観点から、システムは一般に、誘導結合 (Inductive Coupling) システムと電磁後方散乱結合 (Backscatter Coupling) システムの 2 つのカテゴリに分類できます。誘導結合は、電磁誘導の法則に基づいて、空間内の高周波交番磁場を介して結合を実現します。電磁後方散乱結合、つまりレーダーの原理モデルでは、放射された電磁波はターゲットに当たった後に反射し、同時に電磁波の空間伝播規則に基づいてターゲットの情報を持ち帰ってきます。

2. 誘導結合RFIDシステム

RFIDの誘導結合方式はISO/IEC 14443プロトコルに対応しています。誘導結合電子タグは、通常、単一のマイクロチップとアンテナとして使用される大面積コイルで構成される電子データ キャリアで構成されます。

ほとんどすべての誘導結合電子タグは受動的に動作します。タグ内のマイクロチップの動作に必要なエネルギーはすべて、リーダーから送信される誘導電磁エネルギーによって供給されます。高周波の強力な電磁場は、リーダのアンテナコイルによって発生し、コイル断面およびコイル周囲の空間を通過して、近くの電子タグに電磁誘導を引き起こします。

3. 電磁後方散乱RFIDシステム

(1) 後方散乱変調

レーダー技術は、RFID の後方散乱結合法の理論的および応用的基礎を提供します。電磁波が宇宙のターゲットに遭遇すると、そのエネルギーの一部はターゲットに吸収され、残りの部分はさまざまな強度でさまざまな方向に散乱されます。散乱エネルギーのうち、ごく一部が送信アンテナに反射されてアンテナで受信されます (したがって、送信アンテナは受信アンテナでもあります)。受信信号は増幅および処理され、ターゲットに関する関連情報が取得されます。

アンテナから周囲の空間に電磁波が放射されると、さまざまなターゲットに遭遇します。ターゲットに到達した電磁波エネルギーの一部 (自由空間減衰) はターゲットに吸収され、残りの部分はさまざまな強度でさまざまな方向に散乱されます。反射されたエネルギーの一部は最終的に送信アンテナに戻り、エコーと呼ばれます。レーダー技術では、この反射波を使用してターゲットの距離と方向を測定できます。

RFID システムでは、電磁後方散乱結合を使用して、電磁波の反射を利用して電子タグからリーダーへのデータ送信を完了できます。この動作方法は、主に 915MHz、2.45GNz 以上の周波数のシステムで使用されます。

(2) RFID後方散乱結合方式

電磁波が対象物から反射される周波数は、反射断面積によって決まります。反射断面積の大きさは、ターゲットの大きさ、形状、材質、電磁波の波長や偏光方向などの一連のパラメータに関係します。周波数が高くなり、RFID 後方散乱結合方式では UHF と UHF が使用され、トランスポンダーとリーダー間の距離が 1 m を超えます。リーダ、トランスポンダ（電子タグ）、アンテナで送受信通信システムを構成します。